応用情報技術者 2010年 春期 午前2 問10
問題文
同じ命令セットをもつコンピュータ AとBがある。それぞれのCPUクロック周期、及びあるプログラムを実行したときの CPI (Cycles Per Instruction) は、表のとおりである。そのプログラムを実行したとき、コンピュータ Aの処理時間は、コンピュータBの処理時間の何倍になるか。
選択肢
ア：
イ：
ウ：（正解）
エ：
コンピュータAとBの処理時間比較【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：コンピュータAの処理時間はコンピュータBの2倍である。
- 根拠：処理時間は「クロック周期 × CPI × 命令数」で計算し、命令数は同じなので比率はクロック周期とCPIの積の比で求める。
- 差がつくポイント：クロック周期とCPIの両方を正しく掛け合わせて比較すること。片方だけで判断すると誤る。
正解の理由
処理時間は「CPUクロック周期 × CPI × 命令数」で表されます。命令セットが同じで同じプログラムを実行するため命令数は等しいです。
- コンピュータAの処理時間：
- コンピュータBの処理時間：
よって、Aの処理時間はBの2倍、すなわち選択肢のウが正解です。
よくある誤解
クロック周期が短い方が速いと考え、CPIを無視してしまう誤りが多いです。CPIも処理速度に大きく影響します。
解法ステップ
- 処理時間の計算式を確認する：「処理時間 = クロック周期 × CPI × 命令数」
- 命令数は同じなので無視し、クロック周期とCPIの積を計算する。
- コンピュータAの処理時間を計算する（）。
- コンピュータBの処理時間を計算する（）。
- Aの処理時間をBの処理時間で割り、比を求める（）。
- 選択肢から該当する値を選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア:
クロック周期とCPIの積の比を誤って逆に計算している。 - イ:
クロック周期の差だけを考慮し、CPIを無視している。 - ウ:
正解。クロック周期とCPIの積の比から正しく導出。 - エ:
CPIの差をクロック周期の差と掛け合わせすぎて過大評価している。
補足コラム
処理時間はCPU性能の基本指標であり、クロック周波数（逆数がクロック周期）だけでなく、CPI（1命令あたりの平均クロック数）も重要です。高クロックでもCPIが大きければ処理時間は長くなります。性能比較では両者の積を必ず考慮しましょう。
FAQ
Q: クロック周期が短い方が必ず速いのですか？
A: いいえ。CPIが大きいと処理時間が長くなるため、クロック周期だけで判断できません。
A: いいえ。CPIが大きいと処理時間が長くなるため、クロック周期だけで判断できません。
Q: CPIとは何ですか？
A: CPIは「Cycles Per Instruction」の略で、1命令を実行するのに必要な平均クロック数を示します。
A: CPIは「Cycles Per Instruction」の略で、1命令を実行するのに必要な平均クロック数を示します。
関連キーワード: クロック周期、CPI, 処理時間、CPU性能、性能比較
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